Світло – це запорука існування живих організмів Землі. Існує безліч процесів, які можуть протікати завдяки впливу інфрачервоного випромінювання. Крім цього, його застосовують у лікувальних цілях. З ХХ століття терапія світлом стала значною складовою традиційної медицини.
Особливості випромінювання
Фототерапія - це спеціальний розділ у фізіотерапії, що займається вивченням впливу хвилі світлової на організм людини. Було зазначено, що хвилі мають різний діапазон, тому вони по-різному позначаються людському організмі. Важливо, випромінювання має найбільшої глибиною проникнення. Що стосується поверхневого впливу, то ним має ультрафіолет.
Діапазон інфрачервоного спектра (спектр випромінювання) має відповідну довжину хвилі, а саме 780 нм. до 10 000 нм. Що стосується фізіотерапії, то для лікування людини застосовується довжина хвилі, яка коливається у діапазоні від 780 нм. до 1400 нм. Цей діапазон інфрачервоного випромінювання вважається нормою для терапії. Простими словами, застосовується відповідна довжина хвилі, а саме коротша, здатна проникати в шкіру на три сантиметри. Крім цього, враховується спеціальна енергія кванта, частота випромінювань.
Згідно з багатьма дослідженнями, було встановлено, що світло, радіохвилі, інфрачервоні промені мають одну природу, оскільки це різновиди електромагнітної хвилі, яка оточує людей усюди. Подібні хвилі забезпечують роботу телевізорів, мобільних телефонів та радіо. Простими словами, хвилі дозволяють людині побачити навколишній світ.
Інфрачервоний спектр має відповідну частоту, довжина хвилі якої 7-14 мкм, що має унікальний вплив на організм людини. Ця частина спектра відповідає випромінюванням людського тіла.
Що ж до об'єктів кванта, то молекули немає можливості довільно вагатися. Кожна молекула кванта має певний комплекс енергії, частот випромінювань, якими запасаються в момент коливань. Однак варто врахувати, що молекули повітря оснащені великим набором таких частот, тому атмосфера здатна поглинати випромінювання у різноманітних спектрах.
Джерела випромінювання
Сонце є основним джерелом ІЧ.
Завдяки йому предмети можуть нагріватись до конкретної температури. Через війну здійснюється випромінювання теплової енергії у діапазоні даних хвиль. Потім енергія сягає об'єктів. Процес передачі теплової енергії здійснюється від предметів із високою температурою до нижчої. У цій ситуації об'єкти мають різні випромінюючі властивості, що мають залежність від декількох тіл.
Джерела інфрачервоного випромінювання є повсюди, вони оснащені такими елементами, як світлодіоди. Всі сучасні телевізори оснащені пультами, що працюють на дистанційному управлінні, оскільки він функціонує відповідно до частоти інфрачервоного спектру. У їхньому складі є світлодіоди. Різні джерела інфрачервоного випромінювання можна побачити на промислових виробництвах, наприклад: у сушінні лакофарбових поверхонь.
Найяскравішим представником штучного джерела на Русі були російські печі. Практично всі люди зазнали впливу подібної печі, а також оцінили її користь. Саме тому від нагрітої печі або радіатора опалення можна відчути таке випромінювання. В даний час величезною популярністю користуються інфрачервоні обігрівачі. Вони мають перелік переваг у порівнянні з конвекційним варіантом, тому що більш економічні.
значення коефіцієнта
В інфрачервоному спектрі є кілька різновидів коефіцієнта, а саме:
- випромінювання;
- коефіцієнт відбиття;
- пропускний коефіцієнт.
Отже, коефіцієнт випромінювання є здатністю об'єктів випромінювати частоту випромінювань, і навіть енергію кванта. Може змінюватися відповідно до матеріалу та його властивостей, а також температури. Коефіцієнт має таке максимальне лікування = 1, але в реальній ситуації він завжди менше. Що стосується низької здатності випромінювання, то нею наділені елементи, що мають блискучу поверхню, а також метали. p align="justify"> Коефіцієнт залежить від температурних показників.
Коефіцієнт відбиття дає побачити можливість матеріалів відбивати частоту вивчень. Залежить від типу матеріалів, властивостей та температурних показників. В основному відображення є у полірованих та гладких поверхонь.
Коефіцієнт пропускання показує здатність предметів проводити крізь себе частоту інфрачервоного випромінювання. Подібний коефіцієнт безпосередньо залежить від товщини та різновиду матеріалу. Важливо, що більшість матеріалів немає такий коефіцієнт.
Використання в медицині
Світлове лікування інфрачервоним випромінюванням стало досить популярним у світі. Застосування інфрачервоного випромінювання у медицині обумовлено тим, що методика має лікувальні властивості. Завдяки цьому спостерігається сприятливий вплив на організм людини. Тепловий вплив утворює у тканинах тіло, регенерує тканини та стимулює репарацію, прискорює фізико-хімічні реакції.
Крім цього, організм зазнає значних поліпшень, оскільки відбуваються такі процеси:
- прискорення кровотоку;
- розширення судин;
- вироблення біологічно активних речовин;
- м'язова релаксація;
- чудовий настрій;
- комфортний стан;
- хороший сон;
- зниження тиску;
- зняття фізичного, психоемоційного перенапруги та інше.
Видимий ефект від лікування настає протягом кількох процедур. Крім зазначених функцій, інфрачервоний спектр має протизапальний вплив на організм людини, допомагає боротися з інфекцією, стимулює та зміцнює імунну систему.
Подібна терапія в медицині має такі властивості:
- біостимулююче;
- протизапальне;
- дезінтоксикаційна;
- покращення кровотоку;
- пробудження другорядних функцій організму.
Інфрачервоне світлове випромінювання, а точніше лікування їм має видиму користь для людського організму.
Лікувальні методики
Терапія буває двох видів, саме – загальна, місцева. Щодо місцевого впливу, то лікування здійснюється на певній частині тіла хворого. Під час загальної терапії застосування світлової терапії розраховане на весь організм.
Процедура здійснюється двічі на день, тривалість сеансу коливається не більше 15-30 хвилин. Загальний лікувальний курс містить щонайменше п'ять – двадцять процедур. Слідкуйте за тим, щоб був готовий захист від інфрачервоного випромінювання, призначений для області обличчя. Для очей призначені спеціальні окуляри, вата або картонні накладки. Після проведення сеансу, шкіра покривається еритемою, а саме – почервоніння, що має розмиті межі. Еритема зникає за годину після процедури.
Показання та протипоказання до лікування
ІЧ має основні показання до застосування в медицині:
- хвороби лор-органів;
- невралгія та неврит;
- захворювання, що стосуються опорно-рухового апарату;
- патологія очей та суглобів;
- запальні процеси;
- рани;
- опіки, виразки, дерматози та рубці;
- астма бронхіальна;
- цистит;
- хвороба сечокам'яна;
- остеохондроз;
- холецистит без каміння;
- артрит;
- гастродуоденіт у хронічній формі;
- пневмонія.
Світлове лікування має позитивні результати. Крім лікувального ефекту, ІЧ може бути небезпечним для людського організму. Це зумовлено тим, що є певні протипоказання, не дотримуючись яких можна завдати шкоди здоров'ю.
Якщо є такі недуги, то подібне лікування завдасть шкоди:
- період вагітності;
- хвороби крові;
- індивідуальна нестерпність;
- хронічні хвороби у гострій стадії;
- гнійні процеси;
- туберкульоз активної форми;
- схильність до кровотеч;
- новоутворення.
Слід враховувати зазначені протипоказання, щоб не завдати шкоди здоров'ю. Занадто висока інтенсивність випромінювання здатна завдати величезної шкоди.
Що стосується шкоди ІЧ у медицині та на виробництві, то може виникнути опік та сильне почервоніння шкірного покриву. У деяких випадках у людей виникали пухлини на обличчі, оскільки вони контактували з цим випромінюванням досить довго. Істотна шкода інфрачервоного випромінювання може вилитися у формі дерматитів, а також тепловий удар.
Інфрачервоні промені є досить небезпечними для очей, особливо в діапазоні до 1,5 мкм. Тривалий вплив надає істотну шкоду, оскільки з'являється світлобоязнь, катаракта, проблеми із зором. Тривале вплив ІЧ – дуже небезпечно як людей, але й рослин. Використовуючи оптичні прилади, можна спробувати виправити проблему із зором.
Вплив на рослини
Всім відомо, що ІЧ надають сприятливий вплив на зростання, розвиток рослин. Наприклад, якщо облаштувати теплицю обігрівачем з ІЧ, можна побачити приголомшливий результат. Обігрів здійснюється в інфрачервоному спектрі, де дотримується певна частота, а хвиля дорівнює від 50 000 нм. до 2000000 нм.
Існують досить цікаві факти, згідно з якими можна дізнатися, що всі рослини, живі організми, зазнають впливу сонячного світла. Радіація сонця має певний діапазон, що складається з 290 нм. - 3000 нм. Простими словами, промениста енергія відіграє важливу роль у житті кожної рослини.
Враховуючи цікаві та пізнавальні факти, можна визначити, що рослини потребують світла та сонячної енергії, оскільки вони відповідають за формування хлорофілу та хлоропластів. Швидкість світла впливає розтягування, зародження клітин та ростових процесів, терміни плодоношення і цвітіння.
Специфіка мікрохвильової печі
Побутові мікрохвильові печі оснащені мікрохвильами, показники яких трохи нижчі за гаму та рентгенівські промені. Такі печі здатні спровокувати іонізуючий ефект, що несе небезпеку людському здоров'ю. Мікрохвилі розташувалися у проміжку між інфрачервоними та радіохвилями, тому такі печі не можуть іонізувати молекули, атоми. Справні НВЧ-печі не впливають на людей, тому що вони вбираються в їжу, утворюючи тепло.
НВЧ-печі – не можуть випромінювати радіоактивних частинок, тому не надають радіоактивного впливу на їжу та живі організми. Саме тому не варто переживати, що мікрохвильові печі здатні нашкодити вашому здоров'ю!
ВСТУП
Недосконалість своєї природи, компенсоване гнучкістю інтелекту, безперервно штовхало людини до пошуку. Бажання літати як птах, плавати як риба, або, скажімо, бачити вночі подібно до кішки, втілювалися в дійсність у міру досягнення необхідних знань і технологій. Наукові дослідження часто підганялися потребами військової діяльності, а результати визначалися існуючим технологічним рівнем.
Розширення діапазону зору для візуалізації недоступної для очей інформації є одним із найважчих завдань, оскільки потребує серйозної наукової підготовки та значної техніко-економічної бази. Перші успішні результати у цьому напрямі були отримані у 30-х роках XX століття. Особливої актуальності проблема спостереження в умовах низького освітлення набула під час Другої світової війни.
Природно, зусилля, витрачені у цьому напрямі, сприяли прогресу у наукових дослідженнях, медицині, техніки зв'язку та інших галузях.
ФІЗИКА ІНФРАКРАСНОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ
Інфрачервоне випромінювання- електромагнітне випромінювання, що займає спектральну область між червоним кінцем видимого світла (з довжиною хвилі (=м) і короткохвильовим радіовипромінюванням (=м)). фізик А.А. Глаголева-Аркадьєва отримала радіохвилі з довжиною хвилі, що дорівнює приблизно 80 мкм, тобто розташовані в інфрачервоному діапазоні довжин хвиль. .
Інфрачервоне випромінювання також називають «тепловим» випромінюванням, оскільки всі тіла, тверді та рідкі, нагріті до певної температури, випромінюють енергію в інфрачервоному спектрі.
ДЖЕРЕЛА ІК ВИМИКАННЯ
ОСНОВНІ ДЖЕРЕЛА ІК ВИМИКАННЯ ДЕЯКИХ ОБ'ЄКТІВ
|
Інфрачервоне випромінювання балістичних ракет та космічних об'єктів |
Інфрачервоне випромінювання літаків |
Інфрачервоне випромінювання надводних кораблів |
|
Факел маршового двигуна, що являє собою потік газів, що горять, що несуть зважені тверді частинки золи і сажі, які утворюються при згорянні ракетного палива. Корпус ракети. Земля, яка відбиває частину сонячних променів, що потрапили на неї. Сама земля. |
Відбите від планера літака випромінювання Сонця, Землі, Місяця та інших джерел. Власне теплове випромінювання подовжувальної труби і сопла турбореактивного двигуна або вихлопних патрубків поршневих двигунів. Власне теплове випромінювання струменя вихлопних газів. Власне теплове випромінювання обшивки літака, що виникає за рахунок аеродинамічного нагріву при польоті з великими швидкостями. |
Кожух димової труби. Вихлопне отвір димової труби |
ОСНОВНІ ВЛАСТИВОСТІ ІК ВИМИКАННЯ
1. Проходить через деякі непрозорі тіла, також крізь дощ,
серпанок, сніг.
2. Здійснює хімічну дію на фотопластинки.
3. Поглинаючись речовиною, нагріває її.
4. Викликає внутрішній фотоефект у Німеччини.
5. Невидимо.
6. Здібно до явищ інтерференції та дифракції.
7. Реєструють тепловими методами, фотоелектричними та
фотографічними.
ХАРАКТЕРИСТИКИ ІК ВИПРОМІНЮВАННЯ
Власне Відбите Ослаблення Фізичні
теплове об'єктами ІЧ випромінювання особливості ІЧ
випромінювання випромінювання в атмосфері випромінювання фонів
|
Характеристики |
основ. поняття |
|
Власне теплове випромінювання нагрітих тіл |
Фундаментальне поняття – абсолютно чорне тіло. Абсолютно чорним тілом називається тіло, що поглинає всі випромінювання, що падають на нього, на будь-яких довжинах хвиль. Розподіл інтенсивності випромінювання чорного тіла (з/н Планка): де -спектральна яскравість випромінювання при температурі Т,-довжина хвилі в мкм, С1 і С2 - постійні коефіцієнти: С1=1,19*Вт*мкм*см*ср, С2 = 1,44 * мкм * град. Максимумдовжини хвилі(закон Вина): , де Т-абсолютна температура тіла. Інтегральна щільність випромінювання-закон Стефана - Больцмана: |
|
Відбите об'єктами ІЧ випромінювання |
Максимум сонячного випромінювання, що визначає відбиту складову, відповідає довжинам хвиль коротше 0,75 мкм, а 98% всієї енергії випромінювання Сонця посідає ділянку спектра до 3 мкм. Часто цю довжину хвилі вважають граничною, що поділяє відбиту (сонячну) та власну складову ІЧ випромінювання об'єктів. Отже, можна прийняти, що в ближній частині ІЧ спектру (до 3 мкм) визначальною є відбита складова та розподіл променистості по об'єктах залежить від розподілу коефіцієнта відображення та опроміненості. Для дальньої частини ІЧ спектру визначальним є власне випромінювання об'єктів, а розподіл променистості за площею залежить від розподілу коефіцієнтів випромінювання і температури. У середньохвильовій частині ІЧ спектру необхідно враховувати всі чотири параметри. |
|
Послаблення ІК випромінювання в атмосфері |
В ІЧ-діапазоні довжин хвиль є кілька вікон прозорості та залежність пропускання атмосфери від довжини хвилі має дуже складний вигляд. Ослаблення ІЧ випромінювання визначається смугами поглинання водяної пари та газових складових, головним чином вуглекислого газу та озону, а також явищами розсіювання випромінювання. Дивитися малюнок "Поглинання ІЧ випромінювання". |
|
Фізичні особливості ІЧ випромінювання фонів |
ІЧ випромінювання має дві складові: власне теплове випромінювання та відбите (розсіяне) випромінювання Сонця та інших зовнішніх джерел. У діапазоні довжин хвиль коротше 3 мкм домінує відбите та розсіяне сонячне випромінювання. У цьому діапазоні довжин хвиль, як правило, можна знехтувати власним тепловим випромінюванням фонів. Навпаки, в діапазоні довжин хвиль понад 4 мкм переважає власне теплове випромінювання фонів і можна знехтувати відбитим (розсіяним) сонячним випромінюванням. Діапазон довжин хвиль 3-4 мкм є перехідним. У цьому діапазоні спостерігається яскраво виражений мінімум яскравості фонових утворень. |
ПОГЛАШЕННЯ ІК ВИПРОМІНЮВАННЯ
спектр пропускання атмосфери в ближній і середній інфрачервоній області (1,2-40 мкм) на рівні моря (нижня крива на графіках) і на висоті 4000 м (верхня крива); у субміліметровому діапазоні (300-500 мкм) випромінювання до Землі не доходить.
ВПЛИВ НА ЛЮДИНУ
З давніх-давен люди добре знали благотворну силу тепла або, кажучи науковою мовою, інфрачервоного випромінювання.
В інфрачервоному спектрі є область з довжинами хвиль приблизно від 7 до 14 мкм (так звана довгохвильова частина інфрачервоного діапазону), що надає на організм людини по-справжньому унікальну корисну дію. Ця частина інфрачервоного випромінювання відповідає випромінюванню людського тіла з максимумом на довжині хвилі близько 10 мкм. Тому будь-яке зовнішнє випромінювання з такими довжинами хвиль наш організм сприймає як своє. Найвідоміше природне джерело інфрачервоних променів на нашій Землі - це Сонце, а найвідоміше на Русі штучне джерело довгохвильових інфрачервоних променів - це російська піч, і кожна людина обов'язково відчувала на собі їх сприятливий вплив. Приготування їжі за допомогою інфрачервоних хвиль робить їжу особливо смачною, зберігає вітаміни та мінерали, при цьому не має нічого спільного з мікрохвильовими печами.
Впливаючи на організм людини в довгохвильовій частині інфрачервоного діапазону, можна отримати явище, яке називається «резонансним поглинанням», при якому зовнішня енергія активно поглинатиметься організмом. Внаслідок цього впливу підвищується потенційна енергія клітини організму, і з неї йде не пов'язана вода, підвищується діяльність специфічних клітинних структур, зростає рівень імуноглобулінів, збільшується активність ферментів та естрогенів, відбуваються й інші біохімічні реакції. Це стосується всіх типів клітин організму та крові.
ОСОБЛИВОСТІ ЗОБРАЖЕНЬ ОБ'ЄКТІВ В ІЧ ДІАПАЗОНІ
|
Інфрачервоні зображення мають незвичне для спостерігача розподіл контрастів між відомими предметами внаслідок іншого розподілу оптичних характеристик поверхонь об'єктів в інфрачервоному діапазоні в порівнянні з видимою частиною спектра. ІЧ випромінювання дозволяють виявити на ІЧ знімках предмети, які не помітні на звичайних фотографіях. Можна виявляти ділянки пошкоджених дерев та чагарників, а також розкривати факти використання свіжозрізаної рослинності для маскування об'єктів. Різна передача тонів на зображеннях призвела до створення так званої багатозональної зйомки, при якій один і той же ділянку площини предметів одночасно фотографується в різних зонах спектру багатозональною камерою. |
|
Інша особливість ІЧ зображень, властива тепловим картам, у тому, що у формуванні крім відбитого випромінювання бере участь і власне, а деяких випадках лише одне. Власне випромінювання визначається випромінювальною здатністю поверхонь предметів та їх температурою. Це дає можливість виявляти на теплових картах нагріті поверхні або їх ділянки, які зовсім не виявляються на фотознімках, і використовувати теплові зображення як джерело інформації про температурний стан предмета. |
|
ІЧ зображення дозволяють отримувати інформацію про об'єкти, які вже відсутні в момент зйомки. Так, наприклад, на поверхні майданчика у місці стоянки літака зберігається протягом деякого часу його тепловий портрет, який може бути зареєстрований на ІЧ знімку. |
|
Четвертою особливістю теплових карток є можливість реєстрації об'єктів як за відсутності падаючого випромінювання, так і за відсутності температурних перепадів; лише за рахунок відмінностей у випромінювальній здатності їх поверхонь. Ця властивість дозволяє спостерігати об'єкти в повній темряві і в таких умовах, коли температурні відмінності вирівняні до несприйнятих. У таких умовах особливо чітко виявляються незабарвлені металеві поверхні, що мають низьку випромінювальну здатність, на тлі неметалічних предметів, що виглядають світлішими (темними), хоча їх температури однакові. |
|
Ще одна особливість теплових карт пов'язана з динамічністю теплових процесів, що протікають протягом доби. При цьому температура кожного тіла залежить від умов теплообміну, фізичних властивостей навколишнього середовища, власних властивостей даного об'єкта (тепломісткість, теплопровідність) та ін. від тих самих об'єктів, відрізняються друг від друга. |
ЗАСТОСУВАННЯ ІНФРАКРАСНОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ
У двадцять першому столітті почалося впровадження інфрачервоних випромінювань у наше життя. Тепер воно знаходить застосування в промисловості та в медицині, у побуті та сільському господарстві. Воно універсальне і може застосовуватися для найрізноманітніших цілей. Використовують у криміналістиці, фізіотерапії, промисловості для сушіння пофарбованих виробів, стін будівель, деревини, фруктів. Отримують зображення предметів у темряві, приладах нічного бачення (нічні біноклі), тумані.
Прилади нічного бачення - історія поколінь
|
Нульове покоління |
||
|
«Склянка Полотна» |
Три- та двоелектродна системи |
|
Фотокатод Манжета |
||
|
середина 30-х років |
||
|
вательському центрі фірми "Філіпс", Голландія |
За кордоном - Зворикін, Фарнсворд, Мортон та фон Арденна; в СРСР – Г.А. Грінберг, А.А. Арцимович |
|
|
Цей ЕОП являв собою дві вкладені одна в одну склянки, на плоскі денця яких і наносилися фотокатод і люмінофор. Додана до цих верств високовольтна напруга, створювала електростатичне поле, що забезпечує пряме перенесення електронного зображення з фотокатода на екран з люмінофором. Як фоточутливий шар у "стакані Полотна" використовувався срібно-киснево-цезієвий фотокатод, що мав досить низьку чутливість, хоча і працездатний в діапазоні до 1,1 мкм. До того ж, цей фотокатод мав високий рівень шумів, для усунення яких вимагалося охолодження до мінус 40 °С. |
Досягнення електронної оптики дозволили замінити пряме перенесення зображення фокусуванням електростатичним полем. Найбільшим недоліком ЕОП з електростатичним перенесенням зображення є різкий спад роздільної здатності від центру поля зору до країв через розбіжність криволінійного електронного зображення з плоским фотокатодом і екраном. Для вирішення цієї проблеми їх стали робити сферичними, що суттєво ускладнило конструкцію об'єктивів, які зазвичай розраховуються на плоскі поверхні. |
|
|
Перше покоління |
||
|
Багатокаскадні ЕОП |
||
|
СРСР, М.М. Бутслов фірмами RCA, ITT (США), Philips (Нідерланди) |
||
|
На базі волоконно-оптичних пластин (ВОП), що являють собою пакет з безлічі світлодіодів, були розроблені плоскогнуті лінзи, які і стали встановлювати замість вхідного та вихідного вікон. Оптичне зображення, спроектоване на плоску поверхню ВОП, без спотворень передається на увігнуту сторону, що забезпечує поєднання плоских поверхонь фотокатода і екрана з криволінійним електронним полем. В результаті застосування ВОП роздільна здатність стала по всьому полю зору такою ж, як і в центрі. |
||
|
Друге покоління |
||
|
Вторинно-емісійний підсилювач |
Псевдобинокуляр |
|
|
1- фотокатод 3-мікроканальна пластина 4-екран | ||
|
У 70-ті роки |
||
|
фірмами США |
фірма "Praxitronic" (ФРН) |
|
|
Цей елемент є сито з регулярно розташованими каналами діаметром близько 10 мкм і товщиною не більше 1 мм. Число каналів дорівнює числу елементів зображення і має порядок 106. Обидві поверхні мікроканальної пластини (МКП) поліруються і металізуються, між ними прикладається напруга кілька сотень вольт. Потрапляючи в канал, електрон відчуває зіткнення зі стіною і вибиває вторинні електрони. У електричному полі, що тягне, цей процес багаторазово повторюється, дозволяючи отримати коефіцієнт посилення NxlO 4 разів. Для отримання каналів МКП використовується різнорідне хімічним складом оптичне волокно. |
Було розроблено ЕОП з МКП біпланарної конструкції, тобто без електростатичної лінзи, свого роду технологічне повернення до прямого, як і в "склянці Полотна", перенесення зображення. Отримані мініатюрні ЕОП дозволили розробити окуляри нічного бачення (ОНВ) псевдобінокулярної системи, де зображення з одного ЕОП розлучається на два окуляри за допомогою світловидільної призми. Обіг зображення тут здійснюється у додаткових міні-об'єктивах. |
|
|
Третє покоління |
||
|
ЕОП П+ та SUPER II+ |
||
|
розпочато у 70-х роках до нашого часу |
||
|
в основному американські компанії |
||
|
Тривала наукова розробка та складна технологія виготовлення, що визначають високу вартість ЕОП третього покоління, компенсується високою чутливістю фотокатода. Інтегральна чутливість деяких зразків досягає 2000 мА/Вт, квантовий вихід (відношення числа емітованих електронів до падаючих на фотокатод квантів з довжиною хвилі в області максимальної чутливості) перевищує 30%! Ресурс таких ЕОП становить близько 3000 годин, вартість від 600 до 900 $, залежно від конструкції. |
||
ОСНОВНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЕОП
|
Покоління ЕОП |
Тип фото-катода |
Інтегральна чутливість, |
Чутливість на довжинах хвиль 830-850 |
Коефіціент посилення, |
Доступна дальність розпізнавання фігури людини в умовах природного нічного освітлення, м |
|
|
"Склянка Полотна" |
близько 1, ІЧ підсвічування | |||||
|
тільки при світлі місяця або ІЧ освітлювача | ||||||
|
Super II+ або II++ | ||||||
Інфрачервоне випромінювання - електромагнітне випромінювання в діапазоні довжин хвиль від м дом. Як джерело інфрачервоного (ІЧ) випромінювання може розглядатися будь-яке тіло (газоподібне, рідке, тверде) з температурою вище абсолютного нуля (-273 ° С). Зоровий аналізатор людини не сприймає промені в інфрачервоному діапазоні. Тому видові демаструючі ознаки в цьому діапазоні видобуваються за допомогою спеціальних приладів (нічного бачення, тепловізорів), що мають гірший дозвіл, ніж око людини. Загалом до демаструючих ознак об'єкта в ІЧ-діапазоні відносяться такі: 1) геометричні характеристики зовнішнього вигляду об'єкта (форма, розміри, деталі поверхні); 2) температура поверхні. Інфрачервоні промені абсолютно безпечні для організму людини на відміну від рентгенівських, ультрафіолетових або НВЧ. Немає такої області, де не знадобився б природний метод передачі тепла. Адже всім відомо, розумнішою за природу людині не стати, ми можемо лише наслідувати її.
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
1. Курбат Л.М. Короткий нарис історії розробок приладів нічного бачення з урахуванням електронних оптичних перетворювачів і підсилювачів зображення// Зап. Оборони. Техніки Сірий. 11. – 1994
2. Кощавцев Н.Ф., Волков В.Г. Прилади нічного бачення// Зап. Оборони. Техніки Сірий. П.- 1993 - Вип. 3 (138).
3. Леконт Ж., інфрачервоне випромінювання. М.: 2002. 410 с.
4. Меньшаков Ю.К., М51 Захист об'єктів та інформації від технічних засобів розвідки. М: Російсько. Держ. Гуманіт. У-т, 2002. 399 с.
Інфрачервоне випромінювання - це частина спектра випромінювання Сонця, яка безпосередньо примикає до червоної частини видимої області спектра. Людське око не в змозі бачити в цій галузі спектру, але ми можемо відчувати це випромінювання як тепло.
Інфрачервоне випромінювання має дві важливі характеристики: довжину хвилі (частоту) випромінювання та інтенсивність випромінювання. Залежно від довжини хвилі виділяють три області інфрачервоного випромінювання: ближню (0,75-1,5 мікрометрів), середню (1,5 - 5,6 мкм) та дальню (5,6-100 мкм). Враховуючи фізіологічні особливості людини, сучасна медицина ділить інфрачервону область спектра випромінювання на 3 діапазони:
- довжина хвилі 0,75-1,5 мкм - випромінювання, що проникає в глиб шкіри людини (діапазон IR-A);
- довжина хвилі 1,5-5 мкм - випромінювання, що поглинається епідермісом і сполучно-тканинним шаром шкіри діапазон IR-B);
- довжина хвилі більше 5 мкм - випромінювання поглинається на поверхні шкіри (діапазон IR-C). Причому найбільше проникнення спостерігається в діапазоні від 0,75 до 3 мкм і цей діапазон називається "вікном терапевтичної прозорості".
На малюнку 1 (першоджерело - Journal of Biomedical Optics 12(4), 044012 July/August 2007) наведено спектри поглинання ІЧ-випромінювання для води та тканини людських органів залежно від довжини хвилі. Зазначено, що тканина людського організму складається з води на 98%, і цей факт пояснює схожість характеристик поглинання інфрачервоного випромінювання в спектрі 1,5-10 мкм.
Якщо зважити на той факт, що сама вода інтенсивно поглинає ІЧ-випромінювання в діапазоні 1,5-10 мкм з піками на довжинах хвиль 2,93, 4,7 і 6,2 мкм (Юхневич Г.В. Інфрачервона спектроскопія води, М, 1973), найбільш ефективними для процесів обігріву і сушіння слід вважати ІЧ-випромінювачі, що випромінюють в середній і дальній області інфрачервоного спектру з піком інтенсивності випромінювання в діапазоні довжин хвиль 1,5-6,5 мкм.
Повна кількість енергії, що випромінюється в одиницю часу одиницею випромінюючої поверхні, називають випромінювальною здатністю ІЧ-випромінювача E, Вт/м². Енергія випромінювання залежить від довжини хвилі і температури випромінюючої поверхні і є інтегральною характеристикою, оскільки враховує енергію випромінювання хвиль всіх довжин. Випромінювальну здатність, віднесену до інтервалу довжин хвиль dλ, називають інтенсивністю випромінювання I, Вт/(м²∙мкм).
Інтегрування виразу (1) дозволяє визначити випромінювальну здатність (питому інтегральну енергію випромінювання) виходячи з певного експериментальним шляхом спектра інтенсивності випромінювання в діапазоні довжин хвиль від λ1 до λ2:
На малюнку 2 представлені спектри інтенсивності випромінювання ІЧ-випромінювачів НОМАКОН™ ІКН-101, отримані за різної номінальної електричної потужності випромінювача 1000 Вт, 650 Вт, 400 Вт і 250 Вт.
Зі збільшенням потужності випромінювача і, відповідно, температури випромінюючої поверхні зростає інтенсивність випромінювання, а спектр випромінювання зсувається в область менших довжин хвиль (закон усунення Вина). При цьому пік інтенсивності випромінювання (85-90% спектра) припадає на діапазон довжин хвиль 1,5-6 мкм, що відповідає оптимальній для цього випадку фізиці інфрачервоного обігріву і сушіння.
Інтенсивність інфрачервоного випромінювання та, відповідно, питома енергія випромінювання зменшується зі збільшенням відстані від джерела випромінювання. На малюнку 3 наведено криві зміни питомої енергії випромінювання керамічних випромінювачів НОМАКОН™ ІКН-101 залежно від відстані між випромінюючою поверхнею та точкою вимірювання нормалі до випромінюючої поверхні. Вимірювання проводилися селективним радіометром у діапазоні довжин хвиль 1,5-8 мкм з подальшим інтегруванням спектрів інтенсивності випромінювання. Як видно з наведеного графіка, питома енергія випромінювання E, Вт/м² знижується назад пропорційно відстані L, м до джерела випромінювання.
Інфрачервоні (ІЧ) промені – це електромагнітні хвилі. Людське око не здатне сприймати це випромінювання, але людина сприймає його як теплову енергію та відчуває всією шкірою. Нас постійно оточують джерела ІЧ випромінювання, які відрізняються інтенсивністю та довжиною хвиль.
Чи варто побоюватися інфрачервоних променів, шкода чи користь приносять вони людині і в чому полягає їхня дія?
Що ж таке ІЧ-випромінювання, його джерела
Як відомо, спектр сонячного випромінювання, що сприймається оком людини як видимий колір, знаходиться між фіолетовими хвилями (найкоротші – 0, 38 мкм) та червоними (найдовшими – 0,76 мкм). Крім цих хвиль, існують електромагнітні хвилі, не доступні для людського ока – ультрафіолетові та інфрачервоні. "Ультра" означає, що вони знаходяться нижче або, іншими словами, менше фіолетового випромінювання. «Інфра», відповідно, – вище чи більше червоного випромінювання.
Тобто ІЧ-випромінювання – це електромагнітні хвилі, що лежать за діапазоном червоного кольору, довжина яких більша, ніж у видимого червоного випромінювання. Досліджуючи електромагнітні випромінювання, німецький астроном Вільям Гершель виявив невидимі хвилі, що викликали підвищення температури термометра, та назвав їх інфрачервоним тепловим випромінюванням.
Природним, потужним джерелом теплового випромінювання є Сонце. З усіх променів, що випромінюються світилом, 58% припадає саме на частку інфрачервоних. Штучними джерелами служать всі електронагрівальні прилади, що перетворюють електроенергію на тепло, а також будь-які предмети, температура яких вища за абсолютну нульову позначку – 273оС.
Властивості інфрачервоного випромінювання
ІЧ-випромінювання має ту ж природу та властивості, що і звичайне світло, тільки велику довжину хвилі. Бачні оку світлові хвилі, досягаючи предметів, відбиваються, заломлюючись певним чином, і людина бачить відображення предмета у широкій колірній гамі. А інфрачервоні промені, досягаючи предмета, поглинаються ним, виділяючи енергію та нагріваючи цей предмет. ІЧ-випромінювання ми не бачимо, але відчуваємо його як тепло.
Іншими словами, якби Сонце не виділяло широкий спектр довгохвильових інфрачервоних променів, людина тільки б бачила сонячне світло, але не відчувала його тепло.
Важко уявити життя Землі без сонячного тепла.
Деяка частина його поглинається атмосферою, а хвилі, що доходять до нас, діляться на:
Короткі – довжина лежить у діапазоні 0,74 мкм – 2,5 мкм, а витікають їх предмети, нагріті до температури понад 800оС;
Середні - від 2,5 до 50 мкм, t нагрівання від 300 до 600ос;
Довгі - найширший діапазон від 50 до 2000 мкм (2 мм), t до 300оС.
Властивості інфрачервоного випромінювання, його користь і шкода для людського організму, обумовлені джерелом випромінювання – чим вища температура випромінювача, тим інтенсивніша хвиля і глибша їхня проникаюча здатність, ступінь впливу на будь-які живі організми. Дослідження, проведені на клітинному матеріалі рослин та тварин, виявили цілу низку корисних властивостей ІЧ променів, що знайшло широке застосування їх у медицині.
Користь ІЧ-випромінювання для людини, застосування в медицині
Медичні дослідження довели, що для людини не тільки безпечні, але й дуже корисні ІЧ промені, що знаходяться у довгому діапазоні. Вони активізують кровотік та покращують процеси обміну, пригнічують розвиток бактерій та сприяють швидкому загоєнню ран після операційних втручань. Сприяють розвитку імунітету проти отруйних хімічних речовин і гамма-випромінювання, стимулюють виведення токсинів, шлаків через піт і сечу та зниження холестерину.
Особливо ефективними є промені довжиною 9,6 мкм, які сприяють регенерації (відновленню) та оздоровленню органів та систем людського організму.
У народній медицині споконвіку застосовувалося лікування нагрітою глиною, піском чи сіллю – це яскраві приклади благотворного впливу теплових ІЧ променів на людину.
Сучасна медицина для лікування низки захворювань навчилася використовувати корисні властивості:
За допомогою інфрачервоного випромінювання можна лікувати переломи кісток, патологічні зміни у суглобах, послаблювати м'язові болі;
ІЧ промені мають позитивний ефект при лікуванні паралізованих хворих;
Швидко загоюють рани (післяопераційні та інші), знімають больові відчуття;
За рахунок стимуляції кровообігу допомагають нормалізувати артеріальний тиск;
Поліпшують кровообіг у мозку та пам'ять;
Виводять із організму солі важких металів;
Мають виражений протимікробний, протизапальний та протигрибковий ефект;
Зміцнюють імунну систему.
Бронхіальна астма, пневмонія, остеохондроз, артрит, сечокам'яна хвороба, пролежні, виразки, радикуліт, обмороження, захворювання органів травлення – далеко не повний перелік патологій, для лікування яких використовується позитивний вплив ІЧ-випромінювання.
Опалення житлових приміщень за допомогою приладів ІЧ-випромінювання сприяє іонізації повітря, бореться з проявами алергії, знищує бактерії, плісняві грибки, покращує стан шкірних покривів завдяки активізації циркуляції крові. Купуючи обігрівач, обов'язково необхідно вибирати довгохвильові прилади.
Інші сфери застосування
Властивість предметів випромінювати теплові хвилі знайшло застосування у різних галузях людської діяльності. Наприклад, за допомогою спеціальних термографічних камер, здатних уловлювати теплове випромінювання, в абсолютній темряві можна побачити та розпізнати будь-які предмети. Термографічні камери широко використовуються у військовій справі та промисловості для виявлення невидимих предметів.
У метеорології та астрології ІЧ промені використовуються для визначення відстаней до предметів, хмар, температури поверхні води тощо, інфрачервоні телескопи дають змогу вивчати космічні об'єкти, недоступні для бачення через звичайні прилади.
Наука не стоїть дома і кількість ІЧ приладів і сфер їх застосування постійно зростає.
Шкода
Людина, як і будь-яке тіло, випромінює середні та довгі інфрачервоні хвилі, які лежать у діапазоні довжиною від 2,5 до 20-25 мкм, тому саме хвилі такої довжини повністю безпечні для людини. Короткі хвилі здатні глибоко проникати у тканини людини, провокуючи нагрівання внутрішніх органів.
Короткохвильове інфрачервоне випромінювання не тільки шкідливе, а й дуже небезпечне для людини, особливо для зорових органів.
Сонячний тепловий удар, що провокується короткими хвилями, відбувається при нагріванні головного мозку лише на 1С. Його симптомами є:
Сильне запаморочення;
Нудота;
Почастішання пульсу;
Втрата свідомості.
Металурги та сталевари, які постійно піддаються тепловому впливу коротких ІЧ променів, частіше за інших піддаються захворюванням серцево-судинної системи, мають ослаблений імунітет, частіше зазнають простудних захворювань.
Щоб уникнути шкідливого впливу інфрачервоного випромінювання, необхідно вживати захисних заходів та обмежувати час перебування під небезпечним промінням. А ось користь теплового сонячного випромінювання для життя на нашій планеті – незаперечна!
Інфрачервоне випромінювання – один із типів електромагнітного випромінювання, що межує з червоною частиною спектра видимого світла з одного боку та мікрохвильами – з іншого. Довжина хвилі – від 0.74 до 1000–2000 мікрометрів. Інфрачервоні хвилі називають ще «тепловими». Виходячи з довжини хвилі, їх класифікують на три групи:
короткохвильові (0.74-2.5 мікрометрів);
середньохвильові (довше 2.5, коротше 50 мікрометрів);
довгохвильові (більше 50 мікрометрів).
Джерела інфрачервоного випромінювання
На нашій планеті інфрачервоне випромінювання аж ніяк не рідкість. Практично будь-яке тепло ефект впливу інфрачервоних променів. Неважливо, що це: сонячне світло, тепло наших тіл або нагрівання, що походить від опалювальних приладів.
Інфрачервона частина електромагнітного випромінювання гріє не простір, а сам об'єкт. Саме на цьому принципі побудовано роботу інфрачервоних ламп. Та й Сонце обігріває Землю аналогічним чином.
Вплив на живі організми
На даний момент науці невідомі підтверджені факти негативного впливу інфрачервоних променів на організм людини. Хіба що через занадто інтенсивне випромінювання може пошкодитися слизова оболонка очей.
А ось про користь можна говорити дуже довго. Ще в 1996 році, вчені зі США, Японії та Голландії підтвердили низку позитивних медичних фактів. Теплове випромінювання:
знищує деякі із видів вірусу гепатиту;
пригнічує та уповільнює ріст ракових клітин;
має здатність нейтралізації шкідливих електромагнітних полів та випромінювання. У тому числі радіоактивного;
допомагає виробляти інсулін діабетиками;
може допомогти при дистрофії;
покращення стану організму при псоріазі.
Під покращується самопочуття, внутрішні органи починають працювати ефективніше. Збільшується харчування м'язів, значно підвищується сила імунної системи. Відомий факт, що за відсутності інфрачервоного випромінювання організм відчутно швидше старіє.
Інфрачервоні промені ще називають променями життя. Саме під їхнім впливом зародилося життя.
Використання інфрачервоних променів у побуті людини
Інфрачервоне світло використовують не менш широко, ніж воно поширене. Мабуть, буде дуже складно знайти бодай одну галузь народного господарства, де не знайшла собі застосування інфрачервона частина електромагнітних хвиль. Перерахуємо найвідоміші сфери застосування:
військова справа. Самонаведення боєголовок ракет або прилади нічного бачення – це результат використання інфрачервоного випромінювання;
термографія широко використовується у науці визначення перегрітих чи переохолоджених частин досліджуваного об'єкта. Інфрачервоні знімки широко використовуються в астрономії, поряд з іншими типами електромагнітних хвиль;
побутові обігрівачі. На відміну від конвекторів такі пристрої за допомогою променистої енергії нагрівають всі об'єкти приміщення. А вже далі, предмети інтер'єру віддають тепло навколишньому повітрі;
передача даних та дистанційне керування. Так, всі пульти від телевізорів, магнітофонів та кондиціонерів використовують інфрачервоні промені;
дезінфекція у харчовій промисловості
медицини. Лікування та профілактика багатьох різнотипних захворювань.
Інфрачервоні промені – невелика частина електромагнітного випромінювання. Будучи природним способом передачі тепла, без нього не обходиться жоден життєвий процес нашій планеті.